(57)【要約】【課題】通信網を介して外部情報を取得することによって、外部環境を考慮した車両質量を算出することのできる車両質量算出システムを提供する。【解決手段】本発明の車両質量算出システムは、車載機１が車両情報を収集し、車両質量の変動量を示す車両質量変動値を算出してサーバ３に送信する。サーバ３は気象庁２等から外部情報を取得して、この外部情報と車両質量変動値との間の関係式を求め、この関係式に基づいて車両質量を補正して調整車両質量を算出することを特徴とする。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両に搭載された車載機と情報センタとの間を通信網を介して通信し、車両の質量を算出する車両質量算出システムであって、
前記車載機は、車両が走行した走行区間毎に車両情報を収集し、
前記車載機または前記情報センタのいずれか一方は、前記車両情報に基づいて車両質量推定値を求め、
前記情報センタは、前記車両の外部環境に関する情報である外部情報を取得し、
前記車載機または前記情報センタのいずれか一方は、前記外部情報に基づいて、前記車両質量推定値を補正して、調整車両質量を求めることを特徴とする車両質量算出システム。
【請求項２】
前記車両質量の変動が、前記車両情報に起因する変動であるか、或いは外部情報に起因する変動であるかを判断することを特徴とする請求項１に記載の車両質量算出システム。
【請求項３】
前記車両情報は、車速、現在位置、加速度、進行方向のうち少なくとも１つであることを特徴とする請求項１または２のいずれかに記載の車両質量算出システム。
【請求項４】
前記外部情報は、気象情報であることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の車両質量算出システム。
【請求項５】
前記走行区間は、イグニッションがオンされたときからオフされるまでの区間であることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の車両質量算出システム。
【請求項６】
車両に搭載された車載機と通信網を介して通信し、前記車両の質量を算出する車両質量算出システムの情報センタであって、
前記車両の外部環境に関する情報である外部情報を取得し、この外部情報と、前記車載機より送信される、車両の走行区間毎に収集される車両情報或いは該車両情報に基づいて求められる車両質量推定値と、を用いて、調整車両質量を求めることを特徴とする車両質量算出システムの情報センタ。
【請求項７】
情報センタと通信網を介して通信し、車両の質量を算出する車両質量算出システムの車載機であって、
車両が走行した走行区間毎の車両情報を収集し、該車両情報に基づいて車両質量推定値を求め、
前記情報センタより送信される、車両の外部環境に関する情報である外部情報に基づいて前記車両質量推定値を補正し、調整車両質量を求めることを特徴とする車両質量算出システムの車載機。
【請求項８】
車両に搭載された車載機と情報センタとの間を通信網を介して通信し、車両の質量を算出する車両質量算出方法であって、
前記車載機により、車両が走行した走行区間毎の車両情報を収集する工程と、
前記車載機または前記情報センタのいずれか一方により、前記車両情報に基づいた車両質量推定値を求める工程と、
前記情報センタは、前記車両の外部環境に関する情報である外部情報を取得し、前記車載機または前記情報センタのいずれか一方は、該外部情報に基づいて、前記車両質量推定値を補正して、調整車両質量を求める工程と、
を備えたことを特徴とする車両質量算出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動変速機の変速タイミングの決定等に利用される車両質量を、通信網を介して算出する車両質量算出システム及びその方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、自動変速機の変速制御はアクセルペダルの操作量や車速のみならず、走行中の道路の勾配や車両質量等さまざまな要素に基づいて変速タイミング、変速段を決定していた。近年では、より精度の高い変速制御を実現させる必要性が生じてきており、車両質量についても正確に算出する必要がでてきた。
【０００３】
車両質量を測定するための従来の方法としては、車両が静止した状態におけるサスペンションのストローク量を測定する方法や、サスペンションに設けられた荷重センサにより測定する方法が考えられるが、これらの方法では測定を実行できるのは車両が静止した状態に限定されてしまう。
【０００４】
また、車両走行中に車両質量を測定する方法として、加速度と駆動力の関係に基づく方法が知られている。すなわち、所定の駆動力を発生しているときに得られる加速度が小さければ車両質量が大きいと判断し、加速度が大きければ車両質量が小さいと判断する方法である。
【０００５】
ここで、車両走行中に車両質量を測定する装置の従来例として、例えば特開２００２−３９８４７号公報（特許文献１）には、駆動装置による駆動力と車両に働く抵抗力とを車両に働く力として、車両内部から取得できる加速度と車両に働く力の関係（車両に働く力＝車両質量×車両の加速度）に基づいて車両質量を算出する技術が開示されている。
【特許文献１】特開２００２−３９８４７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述した特許文献１に開示された従来例では、車両に働く抵抗力の中に含まれている摩擦抵抗と空気抵抗については外部環境による変化がないと仮定していた。ところが、実際には風の強さや積雪等の外部環境による影響は大きいので、これらの要素の変化を考慮しないと正確に車両質量を算出することができないという問題点があった。
【０００７】
更に、この問題点により海岸沿い等の風速が強い地域での走行では正確に車両質量の変動を求めることができないので、燃費の悪化原因を求めようとしたときに荷物の積載量が原因で燃費が悪化しているのか、風が原因で悪化しているのかを正確に把握することができないという問題点もあった。
【０００８】
また、上述した問題点を解決するために、車両毎に外部環境を把握するためのセンサを取り付けると、車両コストが上昇してしまうというまた別の問題点が生じていた。
【０００９】
この発明は、このような従来の課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、空気抵抗等の外部環境による変化を考慮して車両質量を算出することのできる車両質量算出システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明の車両質量算出システムは、車両に搭載された車載機と情報センタとの間を通信網を介して通信し、車両の質量を算出する車両質量算出システムであって、前記車載機は、車両が走行した走行区間毎に車両情報を収集する。また、前記車載機または前記情報センタのいずれか一方は、前記車両情報に基づいて車両質量推定値を求める。そして、前記情報センタは、前記車両の外部環境に関する情報である外部情報を取得し、前記車載機または前記情報センタのいずれか一方は、前記外部情報に基づいて、前記車両質量推定値を補正して、調整車両質量を求めることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係る車両質量算出システムでは、通信網を介して外部情報を取得して車両質量変動値と外部情報との間の関係式を算出し、この関係式に基づいて車両質量を調整し、調整車両質量を算出するので、空気抵抗等の外部環境による変化を考慮した高精度な車両質量を求めることがきる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１は本発明に係る車両質量算出システムの一実施形態の構成を示すブロック図である。同図に示すように、車両質量算出システムは、車両情報を収集して送信する車載機１と、気象庁２等の外部データベースから取得した外部情報に基づいて車両質量を算出するための処理を行うサーバ（情報センタ）３とを備え、該サーバ３は、車両情報や算出された車両質量、燃費履歴等の情報を利用者が参照するためのクライアント端末４とネットワークを介して接続されている。
【００１３】
ここで、車載機１は、走行区間毎に、車速、現在位置、加速度、進行方向等の車両情報を収集し、これらの各車両情報、及び各車両情報より後述する手順により求められる車両質量（車両質量推定値）の情報を、携帯電話網や無線ＬＡＮ通信網等の通信網を経由して情報をサーバ３にアップロードする。
【００１４】
サーバ３は、通信網を介して車載機１から上述の車両情報を受信するとともに、気象庁２等の外部データベースにアクセスして、雨量、積雪量、風量等の気象情報を外部情報として逐次取得して更新している。そして、これらの外部情報、及び上述の車両質量（調整車両質量）に基づいて、該車両質量推定値を補正し、補正後の車両質量を調整車両質量として求める。また、クライアント端末４からアクセスが発生した場合には、算出した調整車両質量の情報や燃費履歴等の情報を提供する。
【００１５】
次に、本実施形態に係る車両質量算出システムによる車両質量の算出方法について図２のフローチャートに基づいて説明する。
【００１６】
図２に示すように、まず車載機１は走行区間毎に車両情報を収集し、この車両情報に基づいて走行区間毎の車両質量変動率θを算出する（Ｓ２０１）。走行区間としては停車した状態から走行を開始して停止するまでの間でもよいし、イグニッションスイッチをオンしてからオフするまでの間でもよい。
【００１７】
ここで、車両質量変動率θの算出方法について説明する。まず、走行時の車両質量をＭ、加速度をα、車両に働く力のうち道路勾配による力を除いたもの、即ち車両の駆動力をＦ、道路勾配をΘ、重力加速度をｇとすれば、車両の前後方向の運動方程式は、以下の（１）式で示される。
【００１８】
Ｍ×α＝Ｆ−ＭｇsinΘ ・・・（１）
ここで、駆動力Ｆは、原動機と動力伝達装置を含む駆動装置の駆動力から走行抵抗を差し引いたものであり、駆動装置による駆動力と、アクセルペダルの操作量やスロットルバルブ開度等の運転者の要求操作量、原動機の回転速度、動力伝達装置の総変速比等との関係を予め求めておけば、駆動装置の任意の運転状態における駆動力Ｆを算出することができる。
【００１９】
また、車両の加速度αは、速度センサの微分値として求めることができ、或いは加速度センサの出力より取得することができる。更に、車両質量Ｍは、搭乗者数、積載された荷物の量等の変化を考慮して、初期質量ｍに対して変化する値であるので、車両質量変動率をθとして、走行時における車両質量Ｍは、次の（２）式で示すことができる。
【００２０】
Ｍ＝θｍ ・・・（２）
（２）式より、上述の（１）式を以下の（３）式と書き直すことができる。
【００２１】
α＝Ｆ／（θｍ）−ｇsinΘ ・・・（３）
（３）式において、加速度α、駆動力Ｆ、初期重量ｍ、重力加速度ｇは、既知の数値であり、道路勾配を公知の方法で算出可能であるとすれば、（３）式より車両質量変動率θを求めることができる。
【００２２】
次いで、図２のステップＳ２０１の処理にて、上記の処理を用いて車載機１が車両質量変動率θが求められると、この車両質量変動率θを一定期間保存し（Ｓ２０２）、その後に車両情報としてサーバ３にアップロードする（Ｓ２０３）。この車両情報には車両質量変動率θの他に車速、加速度、緯度、経度、方向、高度、燃料計の値等の情報が含まれている。アップロードされた車両情報はサーバ３がデータベースに蓄積する（Ｓ２０４）。
【００２３】
次に、サーバ３は外部データベースにアクセスして外部環境に関する情報である外部情報を逐次取得して更新する（Ｓ２０５）。ここでは、外部データベースの一例として気象庁２にアクセスし、車両の走行している地域の気象情報を外部情報として逐次取得して更新している。
【００２４】
そして、サーバ３は取得した気象情報に基づいて気象情報テーブルを生成してデータベースに蓄積する（Ｓ２０６）。
【００２５】
ここで、図３に気象情報テーブルの一例を示す。図３に示すように、気象情報テーブルには相対湿度、風向、風速、降水量、日照時間、降雪の深さ、積雪の深さ等の気象情報が時間毎に記録されている。サーバ３はこのような気象情報テーブルを日時毎及び地域毎に生成してデータベースに蓄積している。図３の気象情報テーブルは２００３年１０月１０日の横浜地区の気象情報テーブルである。
【００２６】
次に、サーバ３は生成された気象情報テーブルに基づいて風速ベクトルを算出する（Ｓ２０７）。ここで、図４に基づいて風速ベクトルの算出方法を説明する。まず、サーバ３はデータベースに蓄積されている車両の位置と進行方向に基づいて、車両の進行方向を示す直線ａを決定する。次に、気象情報テーブルに記録されている風向と風速に基づいて、風の方向を示す直線ｂを決定する。そして、直線ａと直線ｂとの間の角度をβとしてｂ・ｃｏｓβを風速ベクトルとして算出する。この風速ベクトルは車両の進行方向と同じであればプラス、逆方向であればマイナスとしてデータベースに蓄積される。
【００２７】
そして、サーバ３は、算出した風速ベクトルと車載機１からアップロードされた車両質量変動値率θに基づいて、風速ベクトルが発生することによる車両質量の変動推定値を求め、車両情報テーブルを生成する（Ｓ２０８）。ここで、車両情報テーブルの一例を図５に示す。同図に示すように、車両情報テーブルは車両質量変動値と風速ベクトルとを時間毎に対応させて並べたものである。
【００２８】
こうして車両情報テーブルが生成されると、サーバ３は次に車両情報テーブルに基づいて車両質量変動値と外部情報、ここでは風速ベクトルとの間の回帰式を算出する（Ｓ２０９）。
【００２９】
ここで、図６に回帰式の算出の一例を示す。図６に示すように、サーバ３は車両質量変動値を目的変数（Ｙ）とし、風速ベクトルの値を説明変数（Ｘ）として過去のデータから単回帰分析を行って回帰式を算出する。例えば、図６では回帰式として、「Ｙ＝０．１６４Ｘ＋１１．０６２」を算出している。
【００３０】
このようにして、サーバ３は外的環境要素（この場合は風速）と車両質量変動値との相関関係を利用して回帰式を算出するので、風速（Ｘ）を決定することによって車両質量変動値（Ｙ）を求めることができ、これにより外的環境要素を考慮して車両質量を算出することができることになる。
【００３１】
一方、車載機１はある時点における車両質量Ｍを、車両質量の初期値ｍと車両質量変動率θとから、上述のステップＳ２０１で説明した式（２）に基づいて算出し（Ｓ２１０）、サーバ３にアップロードする（Ｓ２１１）。
【００３２】
そして、サーバ３はアップロードされた車両質量Ｍと車両質量変動値Ｙとから（調整車両質量）＝（車両質量Ｍ）＋（車両質量変動値Ｙ）の式に基づいて、調整車両質量を算出する（Ｓ２１２）。
【００３３】
ここで、調整車両質量の算出結果の一例を図７に示す。同図に示すように、符号７ａに示す算出結果では調整車両質量が車両質量Ｍよりも重くなっている。これは追い風のために車両質量Ｍが実際の車両質量よりも軽く推定されていたものと考えられ、風速による影響を考慮した調整車両質量では重くなっている。
【００３４】
また、符号７ｂの場合には、これとは反対に、向かい風のために調整車両質量が車両質量Ｍよりも軽くなっている。
【００３５】
こうして調整車両質量を算出すると、次にサーバ３は燃費履歴テーブルを生成する（Ｓ２１３）。
【００３６】
この燃費履歴テーブルは車載機１からアップロードされた車両情報や、風速等の外部情報に基づいて生成され、特に燃費については車両情報の中の燃料計の値から算出する。ここで、燃費履歴テーブルの一例を図８に示す。同図に示すように、燃費履歴テーブルには各日時における走行区間毎のトリップ燃費、平均速度、トリップ距離、平均アイドリング時間、平均加速、平均車両質量、平均風速ベクトル値が記録されている。
【００３７】
このように燃費履歴テーブルを生成することによって、燃費に影響を与えている要素を正確に知ることができる。例えば、図８の８ａと８ｂ、８ｃを比較すると、８ａの燃費が８ｂ、８ｃの燃費に比べて良好となっている。そこで、平均車両質量を参照すると８ａの平均車両質量が８ｂ、８ｃの平均車両質量よりも小さくなっている。更に、平均風速ベクトル値を参照すると８ａが強い追い風であるのに対して８ｂが弱い向かい風、８ｃが弱い追い風になっているので、８ａの燃費が良くなっている原因が風であると推定することができる。
【００３８】
そして、サーバ３は生成した燃費履歴テーブルを車載機１に送信し（Ｓ２１４）、車載機１ではナビゲーション装置のディスプレイ等を利用して運転者が燃費履歴テーブルを参照する。
【００３９】
また、燃費履歴テーブルは、クライアント端末４からサーバ３にアクセスして閲覧することも可能である。
【００４０】
こうして燃費履歴テーブルが生成されると、本実施形態における車両質量算出システムの車両質量の算出処理を終了する。
【００４１】
上述したように、本実施形態に係る車両質量算出システムでは、通信網を介して外部情報をサーバ３が取得して車両質量変動値と風速等の外部情報との間の関係式を算出し、この関係式に基づいて車両質量を調整し、調整車両質量を求めるので、空気抵抗等の外部環境による変化を考慮した車両質量を算出することができる。また、センサ等を車両に取り付ける必要がないので、車両毎にコストを発生させることがなく、コストの増加を防止することができる。
【００４２】
更に、本実施形態に係る車両質量算出システムでは、走行区間毎に燃費と外部情報と車両情報とを対応させた燃費履歴テーブルを生成するので、風や積雪等の外部環境が要因で車両質量が変動したのか、あるいは車両による要因で車両質量が変動したのかを判断することができ、これによって車両質量が変動した要因を正確に把握することができる。
【００４３】
また、車両の質量の変動が、走行路の傾斜状態、乗員数等の車両情報に起因する変動であるのか、或いは風向き等外部情報に起因するものであるかが判断され、この判断結果の情報が乗員に通知されるので、乗員はこの判断結果の内容を即時に認識することができる。
【００４４】
更に、車速、現在位置、加速度、及び進行方向のうちの少なくとも１つの車両情報を用いて、車両質量推定値（車両質量Ｍ）を求めるようにしているので、車両の運動方程式に基づいた高精度な車両質量推定値を求めることができる。
【００４５】
また、外部情報として気象情報を取得するので、車両質量の変動が風や積雪等の外部環境が要因であることを正確に把握することができる。
【００４６】
更に、イグニッションがオンとされてからオフとされるまでの間が車両の走行区間であるものと判断し、各走行区間毎のデータを用いて風速と質量変動推定値との関係を示す相関グラフを作成するので、相関グラフの精度を向上させることができる。
【００４７】
次に、第２の実施形態に係る車両質量算出システムによる車両質量の算出方法について説明する。ただし、本実施形態の車両質量算出システムでは、第１の実施形態と同様の構成となるので、本実施形態の車両質量算出システムの構成については詳しい説明を省略する。
【００４８】
本実施形態に係る車両質量算出システムによる車両質量の算出方法について図９のフローチャートに基づいて説明する。
【００４９】
図９に示すように、車載機１は走行区間毎に車両情報を収集し、この車両情報に基づいて車両質量変動率θを算出する（Ｓ９０１）。走行区間としては停車した状態から走行を開始して停止するまでの間でもよいし、イグニッションスイッチをオンしてからオフするまでの間でもよい。
【００５０】
そして、車両質量変動率θを算出したら、車載機１は算出した車両質量変動率θを一定期間保存し（Ｓ９０２）、その後に車両情報としてサーバ３にアップロードする（Ｓ９０３）。この車両情報には車両質量変動率θの他に車速、加速度、緯度、経度、方向、高度、燃料計の値等の情報が含まれている。アップロードされた車両情報はサーバ３がデータベースに蓄積する（Ｓ９０４）。
【００５１】
次に、サーバ３は外部データベースにアクセスして外部環境に関する情報である外部情報を逐次取得して更新する（Ｓ９０５）。ここでは、第１の実施形態と同様に、外部データベースの一例として気象庁２にアクセスし、車両の走行している地域の気象情報を外部情報として逐次取得して更新している。そして、サーバ３は取得した気象情報に基づいて図３に示した如くの気象情報テーブルを生成してデータベースに蓄積し（Ｓ９０６）、生成した気象情報テーブルを車載機１に送信する（Ｓ９０７）。
【００５２】
そして、車載機１は受信した気象情報テーブルに基づいて風速ベクトルを算出し（Ｓ９０８）、車両質量変動率θより求められる車両質量Ｍ、算出した風速ベクトルとから、図５に示した如くの車両情報テーブルを生成する（Ｓ９０９）。
【００５３】
こうして車両情報テーブルが生成されると、車載機１は次に車両情報テーブルに基づいて車両質量変動値と風速ベクトルとの間の回帰式を算出する（Ｓ９１０）。
【００５４】
このようにして、車載機１は外的環境要素（この場合は風速）と車両質量変動値との相関関係を利用して回帰式を算出するので、風速（Ｘ）を決定することによって車両質量変動値（Ｙ）を求めることができ、これにより外的環境要素を考慮して車両質量を算出することができることになる。
【００５５】
次に、車載機１はある時点における車両質量Ｍを、車両質量の初期値ｍと車両質量変動値θとから算出し（Ｓ９１１）、算出した車両質量Ｍと車両質量変動値Ｙとから、（調整車両質量）＝（車両質量Ｍ）＋（車両質量変動値Ｙ）の式に基づいて調整車両質量を算出する（Ｓ９１２）。そして、調整車両質量が算出されると、次に車載機１は燃費履歴テーブルを生成し（Ｓ９１３）、本実施形態における車両質量算出システムの車両質量の算出処理は終了する。
【００５６】
上述したように、本実施形態に係る車両質量算出システムでは、通信網を介して外部情報をサーバ３が取得して車載機１に送信し、車載機１が車両質量変動値と外部情報との間の関係式を算出し、この関係式に基づいて車両質量を補正するので、空気抵抗等の外部環境による変化を考慮して車両質量を算出することができる。また、センサ等を車両に取り付ける必要がないので、車両毎にコストを発生させることがなく、コストの増加を防止することができる。
【００５７】
以上、本発明の車両質量算出システム及びその方法について、図示した実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、各部の構成は同様の機能を有する任意の構成のものに置き換えることができる。
【産業上の利用可能性】
【００５８】
自動変速機の変速タイミングの決定等に利用される車両質量を算出するための技術として極めて有用である。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本発明に係る車両質量算出システムの構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る車両質量算出システムによる車両質量の算出方法を説明するためのフローチャートである。
【図３】本発明に係る車両質量算出システムにより生成される気象情報テーブルの一例を示す図である。
【図４】本発明に係る車両質量算出システムにおける風速ベクトルの決定方法を説明するための図である。
【図５】本発明に係る車両質量算出システムにより生成される車両情報テーブルの一例を示す図である。
【図６】本発明に係る車両質量算出システムにおける回帰式の決定方法を説明するための図である。
【図７】本発明に係る車両質量算出システムによる調整車両質量の算出結果の一例を示す図である。
【図８】本発明に係る車両質量算出システムにより生成される燃費履歴テーブルの一例を示す図である。
【図９】本発明の第２の実施形態に係る車両質量算出システムによる車両質量の算出方法を説明するためのフローチャートである。
【符号の説明】
【００６０】
１  車載機
２  気象庁
３  サーバ
４  クライアント端末
【図１】
2005265610.tif 000003
【図２】
2005265610.tif 000004
【図３】
2005265610.tif 000005
【図４】
2005265610.tif 000006
【図５】
2005265610.tif 000007
【図６】
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【図７】
2005265610.tif 000009
【図８】
2005265610.tif 000010
【図９】
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